丙烷水蒸气重整与煤热解耦合提高焦油产率

发布时间：2021-06-20 18:37

　　本文提出煤热解与丙烷水蒸气重整耦合工艺（CP-SRP）以提高焦油产率,并以商业Ni/Al₂O₃作为重整催化剂,榆林煤（YL）为煤样,对CP-SRP过程热解产物的形成规律及焦油形成机制进行研究。煤热解实验使用常压固定床反应器装置,通入不同气氛分别进行热解。结果表明在不同热解气氛下煤焦油产率随温度先增加后降低,且均在600 ^oC获得最大焦油产率;重整气氛的引入有利于焦油产率提高,CP-SRP过程焦油产率提高最为明显,其最大焦油产率分别是氮气氛下煤热解（CP-N₂）、甲烷水蒸气重整与煤热解耦合（CP-SRM）和甲烷中掺入少量丙烷模拟天然气水蒸气重整与煤热解耦合（CP-SRMP）过程的1.17、1.14和1.11倍。同时对CP-SRP过程工艺参数进行优化,探究了水碳比S/C（水分子数与低碳烷烃碳原子数之比）和丙烷流量对焦油和半焦产率的影响,结果表明焦油产率随水碳比增加先增加后降低,当水碳比为1时焦油产率最大,半焦产率随水碳比增加而降低;增加丙烷流量促进了焦油产率提高,同时也降低了半焦产率。焦油的表征手段有模... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

烟煤结构模型[8]

煤的两相模型[13]

煤热解过程普遍认为是自由基反应过程[21-23],煤的分子结构是由-C-、-O-、-S-等桥键联结的稠环和单环,芳环上取代基为-OH、-COOH和脂肪链。目前广泛接受的煤热解自由基反应机理为两步反应机理,首先是煤热解自由基碎片的生成和稳定过程,然后是初始产物进行二次裂解生成小分子气体的过程。刘振宇等[24]以煤热解产生大量自由基为基础,提出半焦的形成不仅来源于固相,挥发性组分之间的缩聚同样可以形成半焦。电子顺磁/自旋共振(EPR/ESR)技术原理是不配对电子磁矩发源,可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子,并探索其周围环境的结构特性。He等[25]利用ESR对四种煤及其热解产物焦油和半焦自由基浓度进行检测,发现焦油中含有高浓度的自由基,并且当温度高于623K时具有高的反应活性,生成更多自由基形成半焦。吴爱坪等[26]利用EPR技术对不同产地的中低阶煤在不同温度下煤热解过程中产生的自由基浓度变化情况进行研究,发现自由基浓度在温度范围为350oC~500oC时最高。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]能源需求快速增长背后现危机——2019年世界能源统计年鉴解读[J]. 李敏,钱伯章.  中国石油和化工经济分析. 2019(08)
[3]煤炭清洁高效利用方式变革是能源革命的重要内容[J]. 吴立新.  煤炭经济研究. 2018(12)
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[5]煤化学的前沿与挑战:结构与反应[J]. 刘振宇.  中国科学:化学. 2014(09)
[6]低温煤热解焦油产率和品质影响因素研究[J]. 苗青,郑化安,张生军,李学强,陈静升,张志刚.  洁净煤技术. 2014(04)
[7]中低阶煤热解过程中自由基的研究[J]. 吴爱坪,潘铁英,史新梅,周丽芳,刘瑞民,张德祥,高晋生.  煤炭转化. 2012(02)
[8]煤超分子结构的概念及其研究途径与方法[J]. 曾凡桂,张通,王三跃,谢克昌.  煤炭学报. 2005(01)
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博士论文
[1]煤低温热解油高效分离及系统集成[D]. 焦甜甜.中国科学院研究生院(过程工程研究所) 2016



本文编号：3239720